(57)【要約】【課題】  運転者に違和感を与えることなく走行可能な車両の変速制御装置を提供すること。【解決手段】  モータの駆動力によって走行する車両において、バッテリの出力制限がなされているときは、変速を制限することとした。【選択図】        図３
2010190239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
該モータの回転数を変更して駆動輪に出力する変速機と、
前記モータと前記変速機との間に介装され、前記変速機の変速開始時に解放し、変速終了後に締結するクラッチと、
前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記バッテリから前記モータへの電力収支が制限されたときは、前記変速機の変速を制限する変速制限手段と、
を備えたことを特徴とする車両の変速制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の変速制御装置において、
前記変速制限手段は、アクセル開度が第１開度以上で車両停止した場合、もしくは、モータトルクが所定値以上で車両停止した場合には、変速の制限を解除することを特徴とする車両の変速制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両の変速制御装置において、
前記変速制限手段は、アクセル開度が第２開度未満のときは、変速の制限を解除することを特徴とする車両の変速制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１つに記載の車両の変速制御装置において、
前記変速制限手段は、アクセル開度が第１開度以上で車両停止した場合、モータトルクが所定値以上で車両停止した場合、もしくは、フットブレーキ解除時に車両が後退した場合には、モータ回転数を抑制してモータトルクを増大させることを特徴とする車両の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動源として走行する車両の変速制御として、特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、変速要求時において、バッテリの充放電電力と変速比に必要な電力との和がバッテリの出力制限の範囲外である場合、補機の消費電力を小さくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６８０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、バッテリの故障や低温時等にバッテリの出力制限がなされると、補機の消費電力を小さくしたとしても、素早い変速を達成できないおそれがある。このことは、モータと駆動輪との間に変速機を備え、変速時にはモータと駆動輪との間のクラッチを切断して変速する車両の場合、駆動力を出力できない時間の増大を意味し、運転者に違和感を与えるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者に違和感を与えることなく走行可能な車両の変速制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、バッテリの出力制限がなされているときは、変速を制限することとした。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、クラッチが切断されてモータトルクが駆動輪に伝達されない状態が発生せず、運転者に与える違和感を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の車両の全体システム図である。
【図２】実施例１のモータトルク制限時とモータトルク非制限時において、HighギヤからLowギヤに変速させる債にモータ回転数を変化させる様子を表すタイムチャートである。
【図３】実施例１の変速制限制御処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例１の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【図５】実施例２の変速制限制御処理を表すフローチャートである。
【図６】実施例２の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【図７】実施例２の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【図８】実施例３の変速制限制御処理を表すフローチャートである。
【図９】モータ回転数とモータトルクの関係を表す特性図である。
【図１０】実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【図１１】実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【図１２】実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明が適用された実施例１の車両の全体システム図である。実施例１の車両は内燃機関であるエンジン１と二つのモータジェネレータMG1，MG2を有するハイブリッド車両である。エンジン１の出力軸は遊星歯車機構からなる動力分配装置２のピニオンキャリヤPCと接続されている。また、発電用モータジェネレータMG1は動力分配装置２のサンギヤSGと接続されている。また、駆動用モータジェネレータMG2は動力分配装置２のリングギヤRGと変速機３を介して接続されている。
【００１０】
変速機３は２段変速であり、減速比の小さなHighギヤと、減速比の大きなLowギヤを有し、いずれのギヤを動力伝達経路に係止するか否かをドグクラッチ３ａによって制御する。ドグクラッチ３ａのいずれもがギヤに対してオフのときは解放状態（ニュートラル状態）であり、ドグクラッチ３ａがHighギヤもしくはLowギヤのいずれかに対してオンのときは締結状態である。この切り替えは、図外の変速アクチュエータによって実行される。Highギヤが選択されたときは、駆動用モータジェネレータMG2の回転がさほど減速されずに動力分配装置２に伝達される。一方、Lowギヤが選択されたときは、駆動用モータジェネレータMG2の回転が大きく減速されて動力分配装置２に伝達される。例えば、HighギヤからLowギヤへの変速要求が出力されたときは、Highギヤのドグクラッチ３ａをオフとし、一旦ニュートラル状態にした後、Lowギヤのドグクラッチ３ａをオンとする。尚、実施例１では変速機として２段の変速比を有したが、更に多くの変速段を有していてもよい。
【００１１】
発電用モータジェネレータMG1及び駆動用モータジェネレータMG2はインバータ等を介してバッテリ４との間で充放電を行い、コントロールユニットCUにより最適な燃費状態を達成するように制御される。動力分配装置２のリングギヤRGには出力ギヤOUTが接続され、出力ギヤOUTから出力された駆動力はドライブシャフトDS及びデファレンシャルギヤDFを介して駆動輪５に伝達される。
【００１２】
コントローラCUは、運転者が操作するアクセルペダル開度を検出するアクセル開度センサ４２と、車速を検出する車速センサ４１とからセンサ信号を入力する。そして、予め設定された変速マップを有し、車速とアクセル開度に基づいてHighギヤもしくはLowギヤのどちらかを決定し、変速要求を出力する。
【００１３】
次に、実施例１が解決しようとする課題について説明する。図２はモータトルク制限時とモータトルク非制限時において、HighギヤからLowギヤに変速させる際にモータ回転数を変化させる様子を表すタイムチャートである。図２中の太い実線は通常時すなわち非制限時を表し、細い実線はバッテリ故障もしくは低温時すなわち制限時を表す。ダウンシフトであるから駆動用モータジェネレータMG2の回転数は上昇させることとなる。図２に示すように、通常時は、変速時にモータジェネレータの回転数を変化させるにあたり、短時間で変速させるべく、第２モータジェネレータトルクを一気に増大させた後、同期回転数と一致するように制御する。それと同時に第１モータジェネレータトルクを一気に減少させて第２モータジェネレータトルクの抜けた分を補う。これにより素早い変速が可能となり、変速時にドグクラッチ３ａがオフとなるニュートラル状態の時間を短縮する。
【００１４】
このとき、各モータジェネレータで生じるトルク変化は非常に大きく、瞬間的なバッテリの電力収支は極めて大きくなる。この状態でバッテリが故障した場合や低温時では、バッテリの電力収支が０となるように制御する。この状態で、通常時と同じように制限することなく制御してしまうと、次の問題が生じる。すなわち、縁石にぶつかって車両が急停車した場合のように駆動用モータジェネレータMG2の回転数が一気に変動した場合、発電用モータジェネレータMG1で発電した電力の行き場がなくなり、インバータが過電圧となって耐久性の低下を招く。
【００１５】
そこで、駆動用モータジェネレータMG2のトルクに制限をかけて、電力循環量を低くし、インバータの過電圧による耐久性の低下を抑制している（以下、モータトルク制限処理と記載する。）。制限時には、バッテリの電力収支を高めることはできないことから、ゆっくりと変速させることになる。しかし、駆動用モータジェネレータMG2の回転数をゆっくり変化させるため、変速時間ひいてはニュートラル状態が長くなり運転者に違和感を与えてしまっていた。そこで、実施例１では、バッテリ故障や低温時のようにバッテリの電力収支に制限がかかる場合には、変速を禁止することとした。以下、この変速の禁止を変速制限制御処理として説明する。
【００１６】
〔変速制限制御処理〕
図３は実施例１の変速制限制御処理を表すフローチャートである。ステップ１０１では、バッテリ故障が生じたか否か、もしくは低温か否かを判断し、いずれでもない場合はステップ１０８へ進んでモータトルク制限をすることなく本制御フローを終了する。一方、いずれかの条件が成立したときは、ステップ１０２へ進み、モータトルク制限処理を実行する。
【００１７】
ステップ１０３では、現在の変速段がHighギヤ状態か否かを判断し、Highギヤではない、すなわちLowギヤのときはステップ１０４に進んでその状態を保持する。ステップ１０５では、Highギヤの状態を保持する。ステップ１０６では、アクセル開度がオフか否かを判断し、オンのときはステップ１０７に進んで変速を一時禁止する。言い換えると、変速を制限する。一方、オフと判断されたときはステップ１０８に進んで変速の制限を解除する。アクセルオフの状態であれば、ドグクラッチ３ａの解放によりニュートラル状態となっても運転者に違和感を与えないからである。
【００１８】
図４は実施例１の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われている状態で、かつ、Highギヤが選択されて走行している状態を初期状態とする。時刻ｔ１においてアクセルペダルがオンとなると、変速禁止がなされ、時刻ｔ２においてアクセルペダルがオフとなると、変速禁止が解除される。
【００１９】
以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
(1)モータトルク制限処理が行われており、かつ、アクセルペダルがオンのときは、変速が禁止されるため、ドグクラッチ３ａが解放されてニュートラル状態となることがなく、駆動力が常時駆動輪に伝達されるため、運転者が感じる違和感を抑制することができる。
【００２０】
(2)アクセル開度がオフ（第２開度未満）のときは、変速の制限を解除する。すなわち、アクセルオフの状態であれば、変速に伴うニュートラル状態が生じても運転者に違和感を与えないことから、変速を許可することで違和感を与えることなく、走行状態に応じた変速段を選択することができる。
【実施例２】
【００２１】
次に実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図５は実施例２の変速制限制御処理を表すフローチャートである。ステップ２０１〜ステップ２０８までは実施例１と同じであるため説明を省略し、ステップ２０９から説明する。
【００２２】
ステップ２０９では、条件Ｉが成立したか否かを判断し、成立したときはステップ２１３へ進み、成立していないときはステップ２１０へ進む。ここで条件Ｉとは、アクセル開度がα％以上（第１開度以上）で、車速が減速し、０ｋｍ／ｈになったことを表す。つまり、アクセル開度が大きいのに車両が前進していない状態を意味する。
【００２３】
ステップ２１０では、条件ＩＩが成立したか否かを判断し、成立したときはステップ２１３へ進み、成立していないときはステップ２１１へ進む。ここで条件ＩＩとは、駆動用モータジェネレータMG2の出力トルクがβＮ／ｍ以上（所定値以上）で、車速が減速し、０ｋｍ／ｈになったことを表す。つまり、モータトルクが大きいのに車両が前進していない状態を意味する。すなわち、条件Ｉや条件ＩＩは、勾配のある登坂路を走行しているときに、Highギヤのままでは駆動トルクが不足して登れない状態等を表している。
【００２４】
ステップ２１１では変速しないと判断してステップ２１２に進み、Highギヤ状態を維持する。登坂路ではないか、もしくは走行できている状態だからである。
【００２５】
ステップ２１３では、車両停止を確認後、HighギヤからLowギヤへの変速を行い、ステップ２１４に進んでLowギヤ状態で走行する。すなわち、車両停止時であれば、ドグクラッチ３ａを切り離しても運転者に違和感を与えることはないからである。
【００２６】
図６は実施例２の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われ、Highギヤが選択されて走行している状態で、かつ、アクセル開度がα％よりも大きい状態を初期状態とする。アクセル開度が大きいにも係らず、車速が徐々に低下していき、時刻ｔ１において車速が０ｋｍ／ｈとなると、条件Ｉが成立する。そして、HighギヤからLowギヤへの変速が行われる。これにより、モータトルクに制限がかかっていたとしても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。また、変速を行う際、車両停止中ならば、車両は駆動力を出す必要がなく、変速する際にニュートラル状態となっても運転者に違和感を与えることはない。また、車両停車中であれば同期回転数はHighギヤもLowギヤも同じであるから、同期に必要な時間は極めて短いと言える。
【００２７】
図７は実施例２の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われ、Highギヤが選択されて走行している状態で、かつ、モータトルクがベータＮ／ｍよりも大きい状態を初期状態とする。モータトルクが大きいにも係らず、車速が徐々に低下していき、時刻ｔ１において車速が０ｋｍ／ｈとなると、条件ＩＩが成立する。そして、HighギヤからLowギヤへの変速が行われる。これにより、モータトルクに制限がかかっていたとしても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。また、変速を行う際、車両停止中ならば、車両は駆動力を出す必要がなく、変速する際にニュートラル状態となっても運転者に違和感を与えることはない。
【００２８】
以上説明したように、実施例２では実施例１の効果(1)，(2)に加えて、下記の作用効果を得ることができる。
(3)アクセル開度がα％以上（第１開度以上）で車両停止した場合、もしくは、モータトルクがβＮ／ｍ以上（所定値以上）で車両停止した場合には、変速の制限を解除する。よって、車両停車中に変速を行うことができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。尚、車両停車中であれば同期回転数はHighギヤもLowギヤもゼロであるから同期に必要な時間は極めて短い。また、Lowギヤが選択されることで大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。
【実施例３】
【００２９】
次に実施例３について説明する。基本的な構成は実施例２と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図８は実施例３の変速制限制御処理を表すフローチャートである。ステップ３０１〜ステップ３１３までは実施例２と同じであるため説明を省略し、ステップ３１４から説明する。
【００３０】
ステップ３１４では、Lowギヤ状態か否かを判断し、Lowギヤのときはステップ３１５へ進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。ステップ３１３を経由してきた場合は必ずLowギヤに変速されていると判断できるが、ステップ３０８を経由してきた場合には必ずしもLowギヤが選択されているとは限らないからである。
【００３１】
ステップ３１５では、ステップ３０９（ステップ２０９）で判断したのと同じ条件Ｉが成立したか否かを判断し、成立したときは十分なトルクが得られていないと判断してステップ３１８へ進む。同様に、ステップ３１６では、ステップ３１０（ステップ２１０）で判断したのと同じ条件ＩＩが成立したか否かを判断し、成立したときは十分なトルクが得られていないと判断してステップ３１８に進む。同様に、ステップ３１７では、条件ＩＩＩが成立したか否かを判断し、成立したときはその状態に応じたトルクが得られていないと判断してステップ３１８に進む。
【００３２】
ここで、条件ＩＩＩとは、ブレーキペダルをオフしてアクセルペダルを踏み込む前にロールバック（車速が負の値）するときに条件ＩＩＩの成立と判断する。条件ＩＩＩが成立するとは、車両が登坂路で車両停車している状態と判断できるからである。また、この条件ＩＩＩはアクセルペダルが踏み込まれた後、例え、条件Ｉ，ＩＩが成立しなかったとしても、車速が０ｋｍ／ｈに到達するまでは継続的に条件ＩＩＩ成立を維持する。一方、上記条件Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩのいずれもが成立していないときは、とりあえず走行可能な状態であるため、ステップ３１９へ進み、モータトルク制限処理を実行したまま本制御フローを終了する。
【００３３】
ステップ３１８では、モータ回転数制限を厳しくして、モータトルクをより出力するトルク重視制御に切り替える。ここで、トルク重視制御について説明する。図９はモータ回転数とモータトルクの関係を表す特性図である。基本的に、モータ回転数とモータトルクの関係は図９に示す実施領域内で最適な関係を選択する。ここで、モータトルク制限処理が行われると、トルク上限値が設定され、それよりも低いトルクで適宜回転数が選択されることとなる。しかし、この上限値でも走行できない場合には、対処が困難である。
【００３４】
今、モータトルク制限処理が行われるのは、バッテリの充放電電力に制限がかかることに起因する。言い換えると、制限された充放電電力の範囲内ならば、トルクと回転数の関係を変更する余地があると言える。よって、トルク上限値でも前進できない場合には、充放電電力の範囲内でトルクを増やし、回転数を減らすことで前進できるトルクを確保することとした。
【００３５】
図１０は実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われ、Highギヤが選択されて走行している状態で、かつ、アクセル開度がα％よりも大きい状態を初期状態とする。アクセル開度が大きいにも係らず、車速が徐々に低下していき、時刻ｔ７において車速が０ｋｍ／ｈとなると、条件Ｉが成立する。そして、HighギヤからLowギヤへの変速が行われる。更に、Lowギヤへの変速後も条件Ｉが成立しているため、トルク重視制御に切り替えられ、回転数は低くしつつ、トルクを上昇させる。これにより、モータトルクに制限がかかっていたとしても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。また、変速を行う際、車両停止中ならば、車両は駆動力を出す必要がなく、変速する際にニュートラル状態となっても運転者に違和感を与えることはない。また、車両停車中であれば同期回転数はHighギヤもLowギヤも同じであるから、同期に必要な時間は極めて短いと言える。
【００３６】
図１１は実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われ、Highギヤが選択されて走行している状態で、かつ、モータトルクがベータＮ／ｍよりも大きい状態を初期状態とする。モータトルクが大きいにも係らず、車速が徐々に低下していき、時刻ｔ８において車速が０ｋｍ／ｈとなると、条件ＩＩが成立する。そして、HighギヤからLowギヤへの変速が行われる。更に、Lowギヤへの変速後も条件ＩＩが成立しているため、トルク重視制御に切り替えられ、回転数は低くしつつ、トルクを上昇させる。これにより、モータトルクに制限がかかっていたとしても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。また、変速を行う際、車両停止中ならば、車両は駆動力を出す必要がなく、変速する際にニュートラル状態となっても運転者に違和感を与えることはない。
【００３７】
図１２は実施例３の変速制限制御処理を表すタイムチャートである。モータトルク制限処理が行われ、Lowギヤが選択され、ブレーキペダルが踏み込まれて停車している状態を初期状態とする。運転者がブレーキペダルを離し、アクセルペダルに踏みかえる間に車両がロールバックすると、条件ＩＩＩが成立し、トルク重視制御に切り替えられる。その後、アクセルペダルが踏み込まれると、大きなトルクが出力されているためロールバックが解消して車両停止状態となる。この時点で条件ＩＩＩはオフとなるが、他の条件Ｉ，ＩＩが成立している場合には、継続的にトルク重視制御が行われる。これにより、モータトルクに制限がかかっていたとしても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。
【００３８】
以上説明したように、実施例３では実施例１の効果(1)，(2)，実施例２の効果(3)に加えて、下記の作用効果を得ることができる。
(4)アクセル開度がα％以上（第１開度以上）で車両停止した場合、もしくは、モータトルクがβＮ／ｍ以上（所定値以上）で車両停止した場合、フットブレーキ解除時に車両が後退した場合には、モータ回転数を抑制してモータトルクを増大させる。よって、Lowギヤの状態であり、変速比の制御ではこれ以上トルクを出力できないような状態であっても、大きな駆動力を得ることができ、再度発進することができる。
【００３９】
以上実施例１〜３について説明したが、本発明は他の車両構成に適用してもよい。例えばエンジンの出力とモータジェネレータ（二つのモータジェネレータを備えたタイプ、一つのモータジェネレータを備えたタイプを含む）の出力を遊星歯車に代表される動力合成分配機構を介して出力して走行するいわゆるパラレルハイブリッド車両に適用してもよい。また、エンジンを備えていない電動車両の制御に本発明を適用してもよい。
【００４０】
また、実施例１では、変速機として常時噛み合い式の自動変速機を用いたが、遊星歯車組からなる自動変速機に適用してもよい。この場合、クラッチとしては変速段を決定する複数のクラッチもしくはブレーキを備えているため、解放するクラッチと締結するクラッチは異なる場合があっても構わない。
【符号の説明】
【００４１】
１    エンジン
２    動力分配装置
３    変速機
３ａ    ドグクラッチ（クラッチ）
４    バッテリ
５    駆動輪
４１    車速センサ
４２    アクセル開度センサ
CU    コントロールユニット（変速制限手段）
MG1    発電用モータジェネレータ
MG2    駆動用モータジェネレータ（モータ）
【図１】
2010190239.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010190239.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010190239.tif 000011
【図１０】
2010190239.tif 000012
【図１１】
2010190239.tif 000013
【図１２】
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